JPS5928675Y2 - 高圧酸化装置のヒ−タ - Google Patents
高圧酸化装置のヒ−タInfo
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- JPS5928675Y2 JPS5928675Y2 JP5313980U JP5313980U JPS5928675Y2 JP S5928675 Y2 JPS5928675 Y2 JP S5928675Y2 JP 5313980 U JP5313980 U JP 5313980U JP 5313980 U JP5313980 U JP 5313980U JP S5928675 Y2 JPS5928675 Y2 JP S5928675Y2
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- Japan
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- heater
- reaction tube
- temperature
- pressure
- gas
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は半導体装置の素子基板(ウニ・・)上に厚い酸
化膜を生成させる半導体酸化膜生成装置のヒータの改良
に関する。
化膜を生成させる半導体酸化膜生成装置のヒータの改良
に関する。
筐ず従来の装置とその問題点を説明する。
高圧酸化装置は圧力容器内に反応管を設置し、その内部
に封入したシリコンウェハの表面に高圧(たとえば10
気圧)水蒸気を注入しながら加熱酸化させてシリコン酸
化膜を厚く短時間に生成する装置である。
に封入したシリコンウェハの表面に高圧(たとえば10
気圧)水蒸気を注入しながら加熱酸化させてシリコン酸
化膜を厚く短時間に生成する装置である。
第1図は従来の高圧酸化炉の基本的な構成側図である。
この図にかいて1は圧力容器、2ハ外蓋、3はシリコン
ウェハ、4はボート(支持治具)、5は石英反応管、6
は加熱ヒータ、7Vi内蓋(キャンプと呼ばれる)、8
は差込棒(挿入棒)、9〜11はガス注入口で、971
・らはN2m10力・らばH,117:l−らは02の
各ガスを注入する。
ウェハ、4はボート(支持治具)、5は石英反応管、6
は加熱ヒータ、7Vi内蓋(キャンプと呼ばれる)、8
は差込棒(挿入棒)、9〜11はガス注入口で、971
・らはN2m10力・らばH,117:l−らは02の
各ガスを注入する。
12は反応管ガス排出口、13は圧力容器ガス排出口で
ある。
ある。
いtlL117111−らH2および02のガスを注入
するとヒータ6の加熱によって自然発火し、H2と02
の燃焼反応が始り高圧の水蒸気を発生する。
するとヒータ6の加熱によって自然発火し、H2と02
の燃焼反応が始り高圧の水蒸気を発生する。
従って反応管内の温度ばH2の自然発火温度より高いこ
とが必要である。
とが必要である。
H2の自然発火温度以下では酸素(02)雰囲気に水素
(H2)を注入しても燃焼反応は開始しない。
(H2)を注入しても燃焼反応は開始しない。
第2図は第1図の炉の欠点を取除くために提案された炉
の構造原理図で、加熱用補助ヒータ6aを設けH2ガス
をここで自然発火させている。
の構造原理図で、加熱用補助ヒータ6aを設けH2ガス
をここで自然発火させている。
この場合には補助ヒータ6aを追加した分だけ圧力容器
と反応管とを長く作る必要がある。
と反応管とを長く作る必要がある。
し力・し補助ヒータは点火時のみに利用するので、効果
に対するコスト増の比率が高いことが欠点である。
に対するコスト増の比率が高いことが欠点である。
第3図は1つのヒータをシリコン酸化膜生成用ヒータと
着火用補助ヒータの2種の役割をさせるもので、圧力容
器1の長さは第1図の炉の約2倍を必要とし、無駄な空
間が多く高価につくため実用的でない。
着火用補助ヒータの2種の役割をさせるもので、圧力容
器1の長さは第1図の炉の約2倍を必要とし、無駄な空
間が多く高価につくため実用的でない。
なおこの炉では高圧雰囲気の中でヒータ(電気炉)6を
着火のつと破線で示した着火位置に移動させろ必要があ
るが、この移動手段は複雑である。
着火のつと破線で示した着火位置に移動させろ必要があ
るが、この移動手段は複雑である。
たとえば給電用ケーブル、熱電対リード線等を高圧力下
で移動させる手段が必要である。
で移動させる手段が必要である。
さらに石英反応管は長くなるので、1100℃付近で稼
動させたときのたわみ、洗浄時の取扱い、消耗品である
の・らそのランニングコスト等を考慮すると不利である
。
動させたときのたわみ、洗浄時の取扱い、消耗品である
の・らそのランニングコスト等を考慮すると不利である
。
本考案は上記従来の装置の欠点を除くために行ったもの
で、以下詳細に説明する。
で、以下詳細に説明する。
第4図は本考案を実施した高圧酸化装置の基本的な構成
例図である。
例図である。
高圧シリコン酸化膜を作る場合に(/′i筐ず加熱用電
気炉(ヒータ)6による温度を酸化膜成長温度に合わせ
て設定し昇温して設定温度に安定させる。
気炉(ヒータ)6による温度を酸化膜成長温度に合わせ
て設定し昇温して設定温度に安定させる。
このとき反応管5の中には02ガス注入口11刀・ら0
2を注入させ ドライ酸素の雰囲気にしておく。
2を注入させ ドライ酸素の雰囲気にしておく。
さらに酸化膜成長温度がN2ガスの自然着火温度T。
よりも低い場合忙は補助ヒータ6aの温度をToより偉
力・に高い値に設定して安定させる。
力・に高い値に設定して安定させる。
次にシリコン基板3をボート4の上に一定間隔にて配列
したものを反応管5内の炉口側に置き内蓋γを閉じる。
したものを反応管5内の炉口側に置き内蓋γを閉じる。
この状態で反応管の内と外は隔離されて圧力容器1内の
雰囲気ガス(N2)V′i反応管内のシリコン差板に触
れることはなくなる。
雰囲気ガス(N2)V′i反応管内のシリコン差板に触
れることはなくなる。
ここで外蓋2を閉じて圧力容器1を締切る。
排出口12,13には弁があるのでこれを閉じる。
この状態で注入口LIL’:+−らガスN2.02を注
入しながら注入口10力・らN2ガスを反応管に入れる
と、点火用補助ヒータ6aの領域で着火してN2と02
の燃焼が始芽り水蒸気を生成する。
入しながら注入口10力・らN2ガスを反応管に入れる
と、点火用補助ヒータ6aの領域で着火してN2と02
の燃焼が始芽り水蒸気を生成する。
着火確認後ヒータ6aの電流i4を断って加熱用ヒータ
6のみ動作させる。
6のみ動作させる。
9,10゜11力)ら入るガス差圧を制御しながら10
〜20分程で圧力容器および反応管内部の圧力は設定値
に達する力・らこの後H2と02の量を最小限に減少さ
せる。
〜20分程で圧力容器および反応管内部の圧力は設定値
に達する力・らこの後H2と02の量を最小限に減少さ
せる。
この理由は水素の完全燃焼で出ろ熱量(/′i(飽和温
度以上に反応管内を維持している場合)公知のように水
素1モル(22,4t)が燃焼したときの発生熱量ばH
z + H02=H20+ 57.8Vmflであろ刀
・ら、I SL/M(Standard 1iter/
’tin ) ノH2ガスを流すと1時間で60SL/
I(で約155に7の熱量が発生しこれば180Wの電
力に相当する。
度以上に反応管内を維持している場合)公知のように水
素1モル(22,4t)が燃焼したときの発生熱量ばH
z + H02=H20+ 57.8Vmflであろ刀
・ら、I SL/M(Standard 1iter/
’tin ) ノH2ガスを流すと1時間で60SL/
I(で約155に7の熱量が発生しこれば180Wの電
力に相当する。
この熱量は加熱用電気炉6の温度分布を均一にするため
ヒータのT3(第5図にて説明)の領域に投入する電力
の約5条に相当するので、炉の温度分布を均一に調整す
ることを妨げる場合がある刀・らである。
ヒータのT3(第5図にて説明)の領域に投入する電力
の約5条に相当するので、炉の温度分布を均一に調整す
ることを妨げる場合がある刀・らである。
従ってN2ガスの注入量は少い程ヒータ6の温度制御に
有利となる。
有利となる。
N2.02 の量を適当に調整後約1時間供給を保持す
るとシリコンウェハの表面に高純度の厚いSiO3の酸
化膜が生成される。
るとシリコンウェハの表面に高純度の厚いSiO3の酸
化膜が生成される。
この間圧力容器1の内圧および反応管の内圧は徐々に上
昇するので、12,13の排出口先端にある弁を操作し
て圧力を調整し設定圧力に保つ。
昇するので、12,13の排出口先端にある弁を操作し
て圧力を調整し設定圧力に保つ。
刀・くして所定時間経過後N2注入口10を閉じてN2
ガスを遮断し、またN2注入口9を閉じてN2ガスを遮
断し、続いて12,13の弁を開閉操作して石英反応管
の内外圧力の平衡を保ちつつ降圧する。
ガスを遮断し、またN2注入口9を閉じてN2ガスを遮
断し、続いて12,13の弁を開閉操作して石英反応管
の内外圧力の平衡を保ちつつ降圧する。
圧力容器内圧が大気圧に復帰後外蓋2をあけ、続いて内
蓋7をあげてウェハ3をのせたボート4を引出し一工程
が終了する。
蓋7をあげてウェハ3をのせたボート4を引出し一工程
が終了する。
第5図は本考案を実施した第4図中の電気炉(ヒータ)
の構成とその給電回路の一例図である。
の構成とその給電回路の一例図である。
加熱用電気炉はシリコン酸化膜を成長させるに必要な均
一温度領域を作るために、金属抵抗線(たとえば商品名
カンタルA−1線)6〜10mmψ程度のものをスパイ
ラルに成形して環状の発熱体とし反応管6の外壁を囲む
ように配置する。
一温度領域を作るために、金属抵抗線(たとえば商品名
カンタルA−1線)6〜10mmψ程度のものをスパイ
ラルに成形して環状の発熱体とし反応管6の外壁を囲む
ように配置する。
(ただし第5図では便宜上一方の側のみに表わしてあ畳
。
。
この発熱体の巻始めに端子Ha、巻終りに端子)Idを
それぞれ溶接し、さらに中間に端子Hb 、 He 。
それぞれ溶接し、さらに中間に端子Hb 、 He 。
Heをそれぞれ溶接してそれぞれの端子刀・ら給電する
。
。
T1(/i電源変圧器で、その2次コイルV、 jV2
、V3 、 V4 (tiそれぞれサイリスタ5CR
1〜5CR4を通じて各ヒータに給電するための巻線で
ある。
、V3 、 V4 (tiそれぞれサイリスタ5CR
1〜5CR4を通じて各ヒータに給電するための巻線で
ある。
シリコン酸化膜を成長させる領域/l′iHb。He間
の抵抗r2にて表わしである部分で、端子Ha −Hb
間の抵抗r1、端子He −Hd間の抵抗r3(/ir
2と同様環状に形成し普通r2と同一の内径に作る。
の抵抗r2にて表わしである部分で、端子Ha −Hb
間の抵抗r1、端子He −Hd間の抵抗r3(/ir
2と同様環状に形成し普通r2と同一の内径に作る。
その役目はT2の領域を均−湯度にするどきJzr3に
バイアス温度を作らせてこれを助けろことにある。
バイアス温度を作らせてこれを助けろことにある。
その動作は次のようである。まず加熱用電気炉の温度が
N2ガスの自然着火温度T。
N2ガスの自然着火温度T。
より十分高い時はN2ガス注入口10より入ったガス(
rir3の領域に到達すると自動的に着火する。
rir3の領域に到達すると自動的に着火する。
し力・し反対にT。より低い時は着火しないので、第2
図の6aのような補助着火ヒータを設ける代りにここで
は端子HcとHdO間に第5の端子Heを追加する。
図の6aのような補助着火ヒータを設ける代りにここで
は端子HcとHdO間に第5の端子Heを追加する。
またT3の中He−Hd間の巻線抵抗をT4としこの部
分は着火用補助ヒータとすることができる。
分は着火用補助ヒータとすることができる。
さて第5図力・ら明ら力・なヨウに各ヒータに供給する
電源は4つの独立したループになっている。
電源は4つの独立したループになっている。
そしてコイルV1.V2゜v3.V4はそれぞれ抵抗r
x jr2 y T3 s T4に電流1 .1 .1
、i をそれぞれ流す。
x jr2 y T3 s T4に電流1 .1 .1
、i をそれぞれ流す。
サイリスタ5CRI 、5CR2,5CR3’、5CR
4はそれぞれ1.t12y13,14 を制御し各抵抗
に与えろ電力を制御する。
4はそれぞれ1.t12y13,14 を制御し各抵抗
に与えろ電力を制御する。
その制御はたとえば図示省略したが各ヒータ部分の温度
検出器出力により設デ温度を保つように行われる。
検出器出力により設デ温度を保つように行われる。
本考案の特徴は抵抗r3の一部を抵抗r4 に兼用さ
せたことにあり、V3コイルによるr3中 の電流i
3とV4コイルによるr4中のi4の位相はr 中で和
i3+i4となる力・らr4中に(i3+輸r4のジュ
ール熱を発生するのでヒータ線の温度ばr の部分のみ
極部的に他より上昇する。
せたことにあり、V3コイルによるr3中 の電流i
3とV4コイルによるr4中のi4の位相はr 中で和
i3+i4となる力・らr4中に(i3+輸r4のジュ
ール熱を発生するのでヒータ線の温度ばr の部分のみ
極部的に他より上昇する。
r3中Or を除<r −r の部分には(r3
r4)i34 のジュール熱を発生するが、r33部は質的な抵抗をも
つ材料で作られ単位表面積当りの負荷はr の部分がi
:r4に相当する分だけ 犬きぐ温度も上昇する。
r4)i34 のジュール熱を発生するが、r33部は質的な抵抗をも
つ材料で作られ単位表面積当りの負荷はr の部分がi
:r4に相当する分だけ 犬きぐ温度も上昇する。
第5図は反応管内の温度分布の一例図で、ヒータの位置
に対応させて示しである。
に対応させて示しである。
この図中の斜線部分が14r4 によって発生したジュ
ール熱で、r2に対するLの部分がシリコン酸化膜・を
酸化させる領域である。
ール熱で、r2に対するLの部分がシリコン酸化膜・を
酸化させる領域である。
反応管の右側力・ら流入した比。02の混合カスは斜線
部の高温域で自動的に着火する。
部の高温域で自動的に着火する。
一旦着火すればヒータの高温域は不要であるので着火を
確認後i4をオフとし昇圧すれば約30分で設定圧力を
到達する。
確認後i4をオフとし昇圧すれば約30分で設定圧力を
到達する。
この昇圧中には圧力の変化に応じて温度分布も乱れるが
温度調節器の働きで昇圧完了時には温度分布も安定する
。
温度調節器の働きで昇圧完了時には温度分布も安定する
。
図中のTe3 、Te3はヒータ電流1 、l を
最適値とするための温度調節器(図示せず)の入力信号
である。
最適値とするための温度調節器(図示せず)の入力信号
である。
以上の説明のように本考案はシリコン酸化膜を生成する
電気炉の1部を点火補助ヒータに共用するので次の利点
がある。
電気炉の1部を点火補助ヒータに共用するので次の利点
がある。
圧力容器の寸法を伸すことなく点火用補助ヒータを設け
ろことができる。
ろことができる。
点火用補助ヒータに投入する電力は着火筐での僅かの電
力でよ〈熱処理帯域の温度分布を得るための電力に比べ
て僅小である。
力でよ〈熱処理帯域の温度分布を得るための電力に比べ
て僅小である。
このため従来の炉に比べて安価となり炉の取扱も容易で
ある。
ある。
第1図〜第3図は従来のシリコン酸化膜生成装置の構造
例図、第4図は本考案を実施した高圧酸化装置の基本的
な構成例図、第5図は第4図中のヒータとその給電回路
の→り図、第6図は反応管内の温度分布の一例図である
。 1・・・・・・圧力容器、2・・・・・・外蓋、3・・
・・・・基板、4・・・・・・支持台、5・・・・・・
反応管、6・・・・・・加熱用ヒータ、6a・・・・・
・点火用ヒータ、γ・・・・・・内蓋、8・・・・・・
挿入棒、9・・・・・・N2ガス注入口、10・・・・
・・N2ガス注入口、11・・・・・・02ガス注入口
、12・・・・・・反応ガス排出口、13・・・・・・
圧力容器ガス排出口。
例図、第4図は本考案を実施した高圧酸化装置の基本的
な構成例図、第5図は第4図中のヒータとその給電回路
の→り図、第6図は反応管内の温度分布の一例図である
。 1・・・・・・圧力容器、2・・・・・・外蓋、3・・
・・・・基板、4・・・・・・支持台、5・・・・・・
反応管、6・・・・・・加熱用ヒータ、6a・・・・・
・点火用ヒータ、γ・・・・・・内蓋、8・・・・・・
挿入棒、9・・・・・・N2ガス注入口、10・・・・
・・N2ガス注入口、11・・・・・・02ガス注入口
、12・・・・・・反応ガス排出口、13・・・・・・
圧力容器ガス排出口。
Claims (1)
- 圧力容器中の反応管外周に配設した酸化膜生成用ヒータ
を反応管内に均一の所要温度分布の主領域を形成するた
めの主ヒータ部と反応管に沿ってその両側に設は主領域
に均一温度分布を形成させるためのバイアス湯度領域用
ヒータ部のそれぞれの電源に接続された3部より形成す
ると共に、反応管に注入される水素ガスの注入口に近い
方のバイアス温度領域用ヒータの始端の一部を更に他の
電源に接続し、水素ガス着火に必要な高温を反応管内に
発生させる電流をバイアス温度領域用電流に重畳して流
すようにしたことを特徴とする高圧酸化装置のヒータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5313980U JPS5928675Y2 (ja) | 1980-04-21 | 1980-04-21 | 高圧酸化装置のヒ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5313980U JPS5928675Y2 (ja) | 1980-04-21 | 1980-04-21 | 高圧酸化装置のヒ−タ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56154835U JPS56154835U (ja) | 1981-11-19 |
JPS5928675Y2 true JPS5928675Y2 (ja) | 1984-08-18 |
Family
ID=29647956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5313980U Expired JPS5928675Y2 (ja) | 1980-04-21 | 1980-04-21 | 高圧酸化装置のヒ−タ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5928675Y2 (ja) |
-
1980
- 1980-04-21 JP JP5313980U patent/JPS5928675Y2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56154835U (ja) | 1981-11-19 |
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